您的位置:首页 > 趣闻 >

你日常用的圆珠笔,原来有这么大学问

来源: 科普中国 时间: 2022-11-18 15:54:25

很多人不知道,看上去普普通通的文具,其实用到的技术并不普通,比如说圆珠笔。

圆珠笔头虽然看似无关紧要,但是小小的它,却是“麻雀虽小,五脏俱全”。


(资料图)

要想让圆珠笔头顺滑好用,必须要掌握精湛的工艺水平,比如圆珠笔头的关键——五条沟槽。这五条沟槽比头发丝还细,制作起来难度可想而知!

你真的了解你手中的圆珠笔吗?

01

圆珠笔是什么

圆珠笔(Ballpoint Pen)是通过笔或笔芯前端的球珠滚动带出书写介质的笔。

圆珠笔是一种使用了微小旋转圆珠的笔,这种圆珠由黄铜、钢或者碳化钨制成,可在书写时将墨水释放到纸上。

圆珠笔与它的前辈们——芦苇笔、羽毛笔、金属笔尖的笔和自来水笔差别很大。

02

做一只圆珠笔,有多难

圆珠笔之所以能流畅地出墨,是因为在书写的过程中,圆珠笔头的小球珠在与纸张接触时产生的摩擦力作用下滚动,从而将笔芯中的油墨带出,形成笔迹。

简单来说,圆珠笔头的构造就是将一个球珠嵌在球座体的顶端,使球珠能够平滑地转动,且不容易从球座体中脱落。

然而,这样一个简单的设计,对于球珠的要求可不简单。

圆珠笔头的制造主要有三个技术难点。首先,为了保证平滑的书写体验,球珠与球座体之间的配合至关重要。球珠和球座体之间的间隙大约为5微米,若间隙过小,墨水便不能顺滑流出;若间隙过大,则会导致漏墨,甚至使球珠从笔尖上脱落。

其次,在书写的过程中,由于笔尖球珠与纸张不断摩擦,球珠与球座体之间的间隙会逐渐变大。久而久之,油墨容易从缝隙中漏出来,影响书写。

此外,圆珠笔尖有极高的加工精度和装配精度。笔尖内有高低不平的台阶和引导墨水的导油槽,每个导油槽的加工精度都要求在1微米。

以上这些因素,都对圆珠笔球体用的材料性能提出了较高的要求。

总结起来, 一个圆珠笔头的所有制作工序共有20多道。每一道工序所需的制作材料都非常的精细和复杂,这些材料要求极高的精度。比如笔尖的厚度,整体厚度不到0.1毫米,误差却要求不得超过0.003毫米!建造难度跟航母相当。

03

“中国制造”

长期以来,笔尖钢的化学组成及技术参数掌握在日本、瑞士等公司手中。

虽然之前的中国也能够生产圆珠笔,但圆珠笔的核心技术和核心材料还是掌握在日本等国手中。每年为了圆珠笔,中国需要付出1500万美元的外汇。

然而,即使没有技术支持,项目难度大,太钢集团的研发团队最终经过将近百项的试验,突破了圆珠笔头所用材料的稳定性、耐腐蚀性等难题,在此过程中,太钢集团掌握了许多项关键技术,并且在2017年实现了笔尖钢国内量产。

截至目前,能够制造出圆珠笔头的国家只有中国、瑞士和日本,从此以后,中国人有了属于自己的笔芯,中国的制造业有了长足的发展。

但最为重要的一点是,中国从此以后在很多方面不必再仰人鼻息,中国人的动力和决心再一次让世人刮目相看!

文章来源:科普中国

标签: 加工精度 至关重要 技术参数